教你用Java实现RSA非对称加密算法

什么是RSA算法？

RSA是一种非对称加密算法，也就是说它需要两个不同的密钥：公钥和私钥。公钥可以用来加密数据，私钥用来解密数据，因为私钥是不公开的，所以数据只能被私钥的拥有者解密。

RSA算法的原理是基于大数分解难题，即将一个大的数分解成为两个质数的乘积的难度，因为在目前计算机的技术水平下，对于一段非常长的质数的乘积进行分解是一件十分困难的事情。

实现RSA算法的步骤

生成密钥对

首先，我们需要生成一组公钥和私钥。这里我们使用Java中自带的KeyPairGenerator类来生成密钥对：

KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGenerator.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

我们使用RSA算法并指定密钥的长度为1024位，然后生成密钥对。生成的公钥和私钥可以通过keyPair.getPublic()和keyPair.getPrivate()方法获取。

加密数据

接下来，我们可以使用公钥来加密数据。这里我们先定义一个需要加密的字符串，然后将它转换成字节数组，接着就可以使用公钥对数据进行加密：

String plainText = "Hello, world!";
byte[] plainTextBytes = plainText.getBytes("UTF-8");

Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainTextBytes);

我们先将待加密的字符串转换为字节数组，然后获取一个Cipher对象并指定加密模式为Cipher.ENCRYPT_MODE，接着使用cipher.init()方法进行初始化，并传入我们生成的公钥。最后，我们调用cipher.doFinal()方法来进行加密，得到加密后的字节数组。

解密数据

最后，我们可以用私钥来解密数据。这里我们用上面的加密数据示例中得到的encryptedBytes字节数组来解密：

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(encryptedBytes);
String decryptedText = new String(decryptedBytes, "UTF-8");

我们再次获取Cipher对象，并将加密模式设置为Cipher.DECRYPT_MODE，接着使用私钥进行初始化，最后调用cipher.doFinal()方法来进行解密，并通过new String()方法来将解密后的字节数组转换为字符串。

示例

下面，我们给出一个完整的示例，演示如何使用RSA算法来加密和解密数据：

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;

import javax.crypto.Cipher;

public class RSAExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 生成密钥对
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyPairGenerator.initialize(1024);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

        // 加密数据
        String plainText = "Hello, world!";
        byte[] plainTextBytes = plainText.getBytes("UTF-8");

        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainTextBytes);

        // 解密数据
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(encryptedBytes);
        String decryptedText = new String(decryptedBytes, "UTF-8");

        // 输出结果
        System.out.println("Plain text: " + plainText);
        System.out.println("Encrypted text: " + new String(encryptedBytes, "UTF-8"));
        System.out.println("Decrypted text: " + decryptedText);
    }
}

输出结果如下：

Plain text: Hello, world!
Encrypted text: ��-?0.̔|I��6k')1��̱�vΤ$v$�Í�d��R�*i.u�Y�B%
Decrypted text: Hello, world!

总结

通过本文，我们学习了如何使用Java实现RSA非对称加密算法。我们了解了RSA算法的原理，以及实现RSA算法的步骤，包括生成密钥对、加密数据和解密数据。我们还通过一个示例代码演示了如何使用RSA算法来加密和解密数据。